DE4031642A1 - In kaskade geschalteter zweistufiger differenzverstaerker - Google Patents

In kaskade geschalteter zweistufiger differenzverstaerker

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DE4031642A1 DE4031642A DE4031642A DE4031642A1 DE 4031642 A1 DE4031642 A1 DE 4031642A1 DE 4031642 A DE4031642 A DE 4031642A DE 4031642 A DE4031642 A DE 4031642A DE 4031642 A1 DE4031642 A1 DE 4031642A1
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Description

Die Erfindung betrifft einen in Kaskaden geschalteten, zweistufigen Differenzverstärker, der sich zur Hoch­ frequenzverstärkung und dergleichen in einem Tuner, einem Modulater für eine TV/VTR-Einheit oder einen CATV-(Gemeinschaftsantennenanlagen-)Umsetzer und der­ gleichen eignet.
Fig. 3 zeigt einen Schaltplan eines bereits konzipierten Differenzverstärkers für Hochfrequenzverstärkung, wie er in einem Tuner für ein TV/VTR-Gerät verwendet wird. Transistoren Q1 und Q2 bilden einen Differenzverstärker in der vorausgehenden Stufe, in der die Basen dieser Transistoren Q1 und Q2 mit Eingangsanschlüssen 1 bzw. 2 verbunden sind. Ein Transistor Q3 und ein Widerstand R5 bilden eine Konstantstromquellenschaltung, die zwi­ schen die gemeinsamen Emitter der Transistoren Q1 und Q2 und Masse geschaltet ist. Weitere Widerstände R1 und R2 liegen in Reihe zwischen einem Versorgungspannungs­ anschluß 7 und Masse, und von dem Verbindungspunkt der Widerstände R1 und R2 wird an den Transistor Q1 eine Basisvorspannung gelegt. In ähnlicher Weise sind Wider­ stände R3 und R4 in Reihe zwischen den Versorgungsspan­ nungsanschluß 7 und Masse geschaltet, und von deren Verbindungspunkt wird an den Transistor Q2 eine Basis­ vorspannung gelegt. Die Kollektoren der Transistoren Q1 und Q2 sind über Widerstände R6 bzw. R7 an den Ver­ sorgungsspannunganschluß 7 angeschlossen.
Transistoren Q4 und Q5 bilden einen Differenzverstär­ ker in der nachfolgenden Stufe, wobei die Basen der Transistoren mit den Kollektoren der Transistoren Q1 bzw. Q2 verbunden sind. Ein Transistor Q6 und ein Wi­ derstand Q10 bilden eine Konstantstromquellenschaltung, die zwischen die gemeinsamen Emitter der Transistoren Q4 und Q5 und Masse gelegt ist. Die Kollektoren der Transistoren sind über Widerstände R7 bzw. R8 an den Spannungsversorgungsanschluß 7 angeschlossen.
Wie aus der oben erläuterten Verschaltung klar er­ sichtlich ist, bildet die Schaltung einen zweistufigen, in Kaskade geschalteten Differenzverstärker, umfas­ send einen Vorstufen-Differenzverstärker mit den Tran­ sistoren Q1, Q2 und Q3 und den Widerständen R1, R2, R3, R4, R6 und R9, dessen Eingänge die Eingangsan­ schlüsse 1 und 2 sind, und wobei die Kollektoren der Transistoren Q1 und Q2 als Ausgänge dienen, und einen Folgestufen-Differenzverstärker mit Transistoren Q4, Q5 und Q6 und den Widerständen R6, R7, R8, R9 und R10, dessen Eingänge die Basen der Transistoren Q4 und Q5 sind, deren Kollektoren wiederum als Ausgänge dienen.
Die oben beschriebene Schaltung arbeitet wie folgt:
Wenn die Versorgungsspannung Vcc eingeschaltet wird, ergeben sich Spannungen an dem Verbindungspunkt der Widerstände R1 und R2 sowie an dem Verbindungspunkt der Widerstände R3 und R4, welche die Versorgungs­ spannung Vcc teilen. Diese Spannungen werden an die Basis des Transistors Q1 bzw. an die Basis des Tran­ sistors Q2 gelegt. Weiterhin gelangt die Spannung Vcc über den Widerstand R6 an den Kollektor des Transistors Q1 und über den Widerstand R9 an den Kollektor des Transistors Q2. Wenn nun die Kennlinien der Transi­ storen Q1 und Q2 identisch sind und die angelegten Basisvorspannungen einander gleichen, so sind auch die Emitterströme der Transistoren Q1 und Q2 einan­ der gleich, wobei die Stromstärke jeweils 1/2 des Kollektorstroms des Transistors Q3 ausmacht. Da der Transistor Q3 eine Konstantstromquelle darstellt, ist sein Kollektorstrom konstant, und die Stärke dieses Stroms bestimmt sich eindeutig durch die Spannung Vb1 (eine beliebige konstante Spannung), die an einen Anschluß 5 angelegt wird, und den Wi­ derstandswert des Widerstands R5.
Andererseits wird die Spannung Vcc über die Wider­ stände R6 und R9 an die Basen der Transistoren Q4 bzw. Q5 gelegt. Wenn jetzt die Widerstandswerte der Widerstände R6 und R9 gleich groß sind, sind die Kollektor-Gleichströme der Transistoren Q1 und Q2 gleich groß, so daß deshalb die Spannungsabfälle an den Widerständen R6 und R9 gleich groß sind. Demzufolge gleichen sich die Basisvorspannungen an den Transistoren Q4 und Q5, und deren Amplitude entspricht einem Wert, den man dadurch erhält, daß man den Spannungsabfall am Widerstand R6 oder R9 von der Spannung Vcc substrahiert. Weiterhin wird die Spannung Vcc über die Widerstände R7 und R8 an die Kollektoren der Transistoren Q4 bzw. Q5 ge­ legt. Wenn die Kennlinien dieser Transistoren Q4 und Q5 identisch sind, sind ihre Emitterströme gleich, und ihre Stärke beträgt 1/2 des Kollektor­ stroms des Transistors Q6. Da der Transistor Q6 eine Konstantstromquelle bildet, ist sein Kollektor­ strom konstant, und die Stärke dieses Stroms be­ stimmt sich eindeutig durch die Spannung Vb2 (be­ liebige konstante Spannung), die an einen Anschluß 6 angelegt wird, und den Widerstandswert des Wi­ derstands R10.
Wenn bei dem oben erläuterten Gleichstrom-Arbeitszu­ stand in die Anschlüsse 1 und 2 ein symmetriertes Hochfrequenzsignal eingegeben wird, gelangen an die Basen der Transistoren Q1 und Q2 Spannungen mit entgegengesetzten Phasen. Demzufolge steigt die Ba­ sisspannung des Transistors Q1 an, und sein Emitter­ strom nimmt zu. Auf diese Weise sinkt die Basisspan­ nung des Transistors Q2, dessen Emitterstrom abnimmt. Wenn hingegen die Basisspannung des Transistors Q2 ansteigt und dessen Emitterstrom zunimmt, fällt die Basisspannung des Transistors Q2 ab, und dessen Emitterstrom wird schwächer. Da bei dem oben be­ schriebenen Arbeitsablauf nun die Summe der Emitter­ ströme der Transistoren Q1 und Q2 aufgrund der durch den Transistor Q3 gebildeten Konstantstromquelle stets konstant gehalten wird, fließen durch die Emitter der Transistoren Q1 und Q2 Ströme, die eine Phasendifferenz von 180° (entgegengesetzte Phase) und die gleiche Amplitude haben. Demzufolge besitzen die Kollektorströme der Transistoren Q1 und Q2 eben­ falls einander entgegengesetzte Phasen, und folglich wird ein verstärktes symmetriertes Hochfrequenzsignal an den Kollektoren der Transistoren Q1 und Q2 ausge­ geben.
Als nächstes wird das verstärkte symmetrierte Hoch­ frequenzsignal von den Kollektoren der Transistoren in dem Vorstufen-Differenzverstärker an die Basen der Transistoren Q4 und Q5 gelegt. Auf diese Weise werden Spannungen mit einander entgegengesetzten Phasen an die Basen der Transistoren Q4 und Q5 gelegt. Wenn demzufolge die Basisspannung des Transistors Q4 an­ steigt und dessen Emitterstrom zunimmt, wird die Ba­ sisspannung des Transistors Q5 geringer, und dessen Emitterstrom wird schwächer. Da nun die Summe der Emitterströme der Transistoren Q4 und Q5 aufgrund der Wirkung der durch den Transistor Q6 gebildeten Konstantstromquelle stets konstant gehalten wird, fließen durch die Emitter der Transistoren Q4 und Q5 Ströme mit einer Phasendifferenz von 180° (mit entge­ gegensetzten Phasen) und gleicher Amplitude.
Folglich besitzten auch die Kollektorströme der Tran­ sistoren Q4 und Q5 entgegengesetzte Phasen, und wei­ terhin wird ein verstärktes symmetriertes Hochfrequenz­ signal an den Kollektoren der Transistoren Q4 und Q5 abgegeben.
Die oben erläuterte herkömmliche Schaltung weist fol­ gende Unzulänglichkeiten auf:
  • 1. Da für jede der Stufen des Differenzverstärkers eine Konstantstromquellenschaltung vorgesehen sein muß, ist der gesamte Schaltungsaufwand beträchtlich.
  • 2. Da durch den Vorstufenverstärker und den Endstufen­ verstärker separat Arbeitsströme fließen, ist der Stromverbrauch beträchtlich, und es muß eine aus­ reichend bemessene Spannungsversorgung vorhanden sein. Damit geht eine beträchtliche Wärmeentwick­ lung einher.
Als Möglichkeit zum Verbessern der Verzerrung des Ver­ stärkers ist es notwendig, den Arbeitsstrom der Tran­ sistoren heraufzusetzen. Wenn eine solche Verstärkung des Arbeitsstroms realisiert wird, werden die mit der Wärmeentwicklung in Verbindung stehenden Probleme noch deutlicher. Speziell bei ICs oder LSIs ergibt sich das Problem des Wärmestaus aufgrund hoher Integrationsdich­ te. Die Wärme läßt sich nur schwer ableiten.
  • 3. Da der durch die Schaltung fließende Gesamtstrom in zwei Teile unterteilt wird, die durch den Vor­ verstärker und den Endverstärker fließen, ohne daß das Leistungsvermögen der Versorgungsspannungsquelle besonders groß ist, ist es unmöglich, einen zufrie­ denstellenden Arbeitsstrom zu erhalten, welcher die Verzerrungs-Kennlinien jedes der Verstärker opti­ miert. Folglich sind die für die Verzerrung maßgeb­ lichen Kennwerte schlecht.
Die vorliegende Erfindung geht von der oben aufgezeig­ ten Situation aus, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen in Kaskade geschalteten, zweistufigen Differenz­ verstärker anzugeben, der sich durch einen einfachen Schaltungsaufbau und geringe Verzerrung auszeichnet und darüber hinaus in der Lage ist, die Wärmeentwick­ lung weitestgehend zu unterdrücken.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung. Der erfindungsgemäße Verstärker enthält einen ersten und einen zweiten Transistor, die einen Vorstufen-Differenzverstärker bilden, de­ ren Emitter zusammengeschaltet sind; einen vierten und einen fünften Transistor, die einen Endstufen- Differenzverstärker bilden, deren Emitter zusammen­ geschaltet sind; einen ersten Kondensator zwischen dem Kollektor des ersten Transistors und der Basis des dritten Transistors; einen zweiten Kondensator zwischen dem Kollektor des zweiten Transistors und der Basis des vierten Transistors; eine Konstantstrom­ quellenschaltung zwischen dem gemeinsamen Emitter des ersten und zweiten Transistors und Masse; und eine erste und eine zweite Impedanzschaltung, die in Reihe zwischen den Kollektoren des ersten und des zweiten Transistors liegt, wobei der gemeinsame Emitter des dritten und des vierten Transistors mit dem Verbindungspunkt der ersten und der zweiten Im­ pedanzschaltung verbunden sind.
Bei diesem Schaltungsaufbau entsteht ein erster Strompfad, umfassend den dritten Transistor, den ersten Transistor und die Konstantstromquellenschal­ tung, sowie ein zweiter Strompfad, umfassend den vierten Transistor, den zweiten Transistor und die Konstantstromquellenschaltung. Durch Ausgleichen der Kennlinien und der Arbeitsbedingungen der ent­ sprechenden Transistoren ist es auf diese Weise möglich, die Stärken der durch die Strompfade fließenden Ströme einander anzugleichen. Deshalb wird ein in die Vorverstärkerschaltung eingespeistes symmetriertes Hochfrequenzsignal sukzessive durch die Vorstufen- und die Endstufen-Verstärkerschaltung verstärkt, ohne daß der symmetrierte Zustand beein­ trächtigt wird.
Da außerdem Ströme mit einander entgegengesetzten Phasen durch die Emitter des dritten und des vier­ ten Transistors fließen, kompensieren sich ihre Wechselstromanteile. Die Folge ist, daß der Verbin­ dungspunkt der Emitter, das ist der Verbindungs­ punkt der ersten und der zweiten Impendanzschaltung, bezüglich der Hochfrequenzen äquivalent auf Masse liegt. Demzufolge sind die Kollektoren des ersten und des zweiten Transistors hochfrequenzmäßig über die erste bzw. die zweite Impedanzschaltung auf Masse gelegt. Auf diese Weise erhält man ein ver­ stärktes symmetriertes Hochfrequenzsignal an den Kollektoren des ersten und des zweiten Transistors, und dieses symmetrierte Hochfrequenzsignal wird über den ersten und den zweiten Kondensator an die Basen des dritten und des vierten Transistors gelegt. D. h. die Vorstufen- und die Endstufen-Ver­ stärkerschaltung sind durch den ersten und den zweiten Kondensator und die erste und die zweite Impedanzschaltung gekoppelt.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zei­ gen:
Fig. 1 einen Schaltplan einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verstärkers;
Fig. 2A bis 2H Schaltpläne konkreter Beispiele für die Impedanzschaltungen Z1 und Z2 im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1; und
Fig. 3 einen Schaltplan einer bereits konzipier­ ten Schaltung.
Fig. 1 zeigt einen Schaltplan der erfindungsgemäßen Schaltung. Diejenigen Elemente, die in Fig. 3 gezeigt sind, und die bereits besprochen wurden, tragen in Fig. 1 die gleichen Bezugszeichen. Auf ihre nochmali­ ge Erläuterung wird verzichtet.
Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der bereits konzipierten Schaltung in mehreren, im folgenden angegebenen Punkten:
  • 1. Zwischen den Widerstand R1 und den Versorgungsspan­ nungsanschluß 7 sowie zwischen den Widerstand R3 und den Spannungsversorgungsanschluß 7 sind Widerstände R13 bzw. R14 eingefügt. Mit deren Hilfe wird die Spannung Vcc von den Widerständen R2, R1 und R13 geteilt, und die so erhaltenen Spannungen werden an die Basen der Transistoren Q1 und Q4 als Vorspannun­ gen angelegt. In ähnlicher Weise werden die durch Teilen der Spannung Vcc mittels der Widerstände R4, R3 und R14 erhaltenen Spannungen als Vorspannungen an die Basen der Transistoren Q2 und Q5 angelegt.
  • 2. Zwischen den Kollektor des Transistors Q1 und die Basis des Transistors Q4 ist ein Koppelkondensator C1 geschaltet, während zwischen den Kollektor des Transtistors Q2 und die Basis des Transistors Q5 ein Koppelkondensator C2 geschaltet ist. Weiterhin sind Impendanzschaltungen Z1 und Z2 in Reihe zwi­ schen die Kollektoren der Transistoren Q1 und Q2 gelegt, und der Verbindungspunkt dieser Impedanz­ schaltungen Z1 und Z2 ist an den gemeinsamen Emit­ ter der Transistoren Q4 und Q5 angeschlossen. Die Impedanzschaltungen Z1 und Z2 sind gleichstrom­ durchlassende Schaltungen mit identischen Kennlinien. Beispiele für die Impedanzschaltungen sind in den Fig. 2A bis 2H angegeben, in denen jeweils R einen Widerstand, C eine Kapazität, L eine Spule und l eine verteilte konstante Leitung bezeichnet.
Es gibt unterschiedliche Punkte zwischen der vorliegen­ den Ausführungsform und der oben erläuterten, bereits konzipierten Schaltung. Es ist ersichtlich, daß sich das vorliegende Ausführungsbeispiel grob zusammensetzt aus dem Vorstufendifferenzverstärker, welcher aus den Tran­ sistoren Q1, Q2 und Q3 und den Widerständen R1, R2, R3, R4, R13 und R14 (mit den Anschlüssen 1 und 2 als Ein­ gänge und den Kollektoren der Transistoren Q1 und Q2 als Ausgänge) besteht, sowie dem Endstufendifferenz­ verstärker, welcher aus den Transistoren Q4 und Q5 und den Widerständen R1, R2, R3, R4, R6, R8, R13 und R14 (mit den Basen der Transistoren Q4 und Q5 als Eingängen und deren Kollektoren als Ausgängen) be­ steht, sowie einer Koppelschaltung, die aus den Kop­ pelkondensatoren C1 und C2 und den Impedanzschaltungen Z1 und Z2 besteht, welche zwischen die Ausgangsan­ schlüsse des Vorstufendifferenzverstärkers und die Eingangsanschlüsse des Endstufendifferenzverstärkers geschaltet sind, wobei die gesamte Schaltung einen Differenzverstärker bildet.
Im folgenden soll die Arbeitsweise dieser Ausführungs­ form erläutert werden.
Zunächst soll der Arbeitsstrom jedes der Transistoren betrachtet werden.
Wenn die Widerstandswerte der Widerstände R1, R2 und R13, sowie diejenigen der Widerstände R3, R4 und R14 so festgelegt werden, daß die Basis-Vorspannung der Transistoren Q4 und Q5 und die Basis-Vorspannung der Transistoren Q1 und Q5 identisch sind, so haben sämt­ liche durch die Transistoren Q1, Q2, Q4 und Q5 fließenden Basiströme gleich Stärke. Betrachtet man die Strompfade, so gibt es zwei Pfade, nämlich einen ersten Pfad Widerstand R7 → Transistor Q4 → Im­ pedanzschaltung Z1 → Transistor Q1 → Transistor Q3, und einen zweiten Weg Widerstand R8 → Transi­ stor Q5 → Impedanzschaltung Z2 → Transistor Q2 → Transistor Q3. Wenn die Kennlinien der Transi­ storen Q1 und Q2 sowie diejenigen der Transistoren Q4 und Q5 identisch sind, sind, weil der Transistor Q3 eine Konstantstromquellenschaltung bildet, die Stär­ ken der durch den ersten Weg und durch den zweiten Weg fließenden Ströme einander gleich und entsprechen 1/2 des Kollektorstroms des Transistors Q3.
Wenn beim oben erläuterten Gleichstrombetrieb das symmetrierte Hochfrequenzsignal in die Anschlüsse 1 und 2 eingespeist wird, werden in dem Vorstufendiffe­ renzverstärker Spannungen mit entgegengesetzten Pha­ sen an die Basen der Transistoren Q1 und Q2 gelegt. Wenn also die Basisspannung des Transistors Q1 an­ steigt und dessen Emitterstrom stärker wird, fällt die Basisspannung des Transistors Q2 ab, und dessen Emitterstrom wird schwächer. Wenn hingegen die Basis­ spannung des Transistors Q2 zunimmt und dessen Emit­ terstrom ansteigt, sinkt die Basisspannung des Tran­ sistors Q1, und dessen Emitterstrom wird schwächer.
Da nun die Summe der Emitterströme der Transistoren Q1 und Q2 durch die Wirkung der Konstantstromquellen­ schaltung mit dem Transistor Q3 stets konstant gehal­ ten wird, fließen durch die Emitter der Transistoren Q1 und Q2 Ströme mit einer Phasendifferenz von 180° (mit einander entgegengesetzten Phasen) und gleicher Stromamplitude. Folglich besitzen die Kollektorströme Q1 und Q2 einander entgegengesetzte Phasen, und an diesen Kollektoren wird ein verstärktes symmetrier­ tes Hochfrequenzsignal abgenommen.
Das in dem Vorstufendifferenzverstärker verstärkte symmetrierte Hochfrequenzsignal gelangt an die Basen der Transistoren Q4 und Q5 in dem Endstufendifferenz­ verstärker, und zwar über die Koppelkondensatoren Z1 und Z2. Das Ergebnis: Da die Spannungen mit den einan­ der entgegengesetzten Phasen an die Basen der Tran­ sistoren Q4 und Q5 gelegt werden, steigt die Basis­ spannung des Transistors Q4 an, und dessen Emitter­ strom wird stärker. Dann nimmt die Basisspannung des Transistors Q5 ab, und dessen Emitterstrom wird schwächer. Wenn hingegen die Basisspannung des Transistors Q5 ansteigt und dessen Emitterstrom stärker wird, nimmt die Basisspannung des Transi­ stors Q5 ab, und dessen Emitterstrom wird schwächer. Da nun die Summe der Emitterströme der Transistoren aufgrund der Wirkung der Konstantstromquellenschal­ tung mit dem Transistor Q3 stets konstant gehalten wird, fließen durch die Transistoren Q4 und Q5 Strö­ me mit einer Phasendifferenz von 180° (mit entgegen­ gesetzten Phasen) und derselben Stromamplitude. Folg­ lich besitzen auch die Kollektorströme der Transisto­ ren Q4 und Q5 entgegengesetzte Phasen, und an diesen Kollektoren wird ein weiter verstärktes, symmetrier­ tes Hochfrequenzsignal ausgegeben. Schließlich wird dieses symmetrierte Hochfrequenzsignal über die An­ schlüsse 3 und 4 abgeben.
Die Kopplung zwischen dem Vorstufendifferenzver­ stärker und dem Endstufendifferenzverstärker soll im folgenden betrachtet werden: Zunächst fließen durch die Emitter der Transistoren Q4 und Q5 Strö­ me mit einer Phasendifferenz von 180° (mit entgegen­ gesetzten Phasen) und gleicher Stromamplitude, wie es oben erläutert wurde. Folglich kompensieren sich am Punkt A Hochfrequenz-Stromkomponenten gegensei­ tig, und es fließt lediglich ein Gleichstrom. D. h.: in der Kopplungsschaltung, die aus den Impedanz­ schaltungen Z1 und Z2 und den Koppelkondensatoren C1 und C2 besteht, kann der Punkt A hochfrequenzmäßig als auf Masse liegend betrachtet werden. Damit sind die Kollektoren der Transistoren Q1 und Q2 hochfre­ quenzmäßig über die Impedanzschaltungen Z1 und Z2 auf Masse gelegt, und an den Kollektoren der Tran­ sistoren Q1 und Q2 erhält man ein Hochfrequenz- Ausgangssignal. Dieses Ausgangssignal wird über den jeweiligen Koppelkondensator C1 bzw. C4 in die Ba­ sen der Transistoren Q4 und Q5 des Endstufendiffe­ renzverstärkers eingegeben. Auf diese Weise sind der Vorstufendifferenzverstärker und der Nachfolge­ stufendifferenzverstärker gekoppelt.
Weiterhin existieren in der oben beschriebenen Schal­ tung zwei Pfade, ein erster und ein zweiter Pfad für Arbeitsströme, und die Arbeitsströme in dem Vorver­ stärker und dem Endverstärker verwenden jeweils die Wege gemeinsam. Also befindet sich in der Schaltung lediglich eine Konstantstromquellenschaltung für die Vorstufe.
Weiterhin ist es in der oben beschriebenen Schaltung unter der Bedingung, daß die Konstanten für die Kop­ pelkondensatoren C1 und C2 und die Impedanzschaltungen Z1 und Z2 einander gleichen, möglich, in geeigneter Weise die Verstärkung, den Frequenzgang und die Ver­ zerrung einzustellen, indem diese Konstanten in geeig­ neter Weise gewählt werden, ohne die Symmetriekenn­ werte des Verstärkers zu zerstören.
Durch die Erfindung lassen sich die nachfolgend an­ gegebenen Effekte erzielen:
  • 1. Da eine Konstantstromquellenschaltung ausreicht, vereinfacht sich der Schaltungsaufbau.
  • 2. Der Stromverbrauch wird herabgesetzt aufgrund der Tatsache, daß Arbeitsströme gemeinsam in dem Vor- und dem Endstufendifferenzverstärker verwendet wer­ den, es erfolgt nur eine geringer Wärmeerzeugung, und aus diesem Grunde lassen sich auch zeitlich bedingte Schwankungen vermeiden. Die Auslegung als integrierte Schaltung ist deshalb sehr leicht mög­ lich.
  • 3. Da die Verzerrungseigenschaften sich mit zunehmen­ dem Eingangspegel verschlechtern, sind Verzerrungen in dem Endstufenverstärker dominant gegenüber sol­ chen in dem Vorstufenverstärker. Durch Verwendung der Kopplungschaltung zwischen den beiden Stufen der erfindungsgemäßen Schaltung läßt sich jedoch eine gewünschte Verzerrungskennlinie erhalten, da der Eingangspegel des Nachfolgestufen-Differenzver­ stärkers auf einen geeigneten Pegel eingestellt werden kann. Obschon die Verzerrungskennlinie eines Verstärkers verbessert wird, gibt es, wenn die Ar­ beitsströme stärker werden, grundsätzlich Restrik­ tionen aufgrund des durch die Wärmeentwicklung ent­ stehenden Problems, und man kann den Strom nicht übermäßig stark verstärken. Da erfindungsgemäß der in der Schaltung verbrauchte Strom gemeinsam in der Vorstufe und der Endstufe des Differenzverstärkers verbraucht wird, kann man den durch jeden der Tran­ sistoren fließenden Strom erhöhen, um eine gute Ver­ zerrungskennlinie zu erhalten.
  • 4. Man kann die Ausgangsimpedanz der Vorstufe mühelos an die Eingangsimpedanz der Nachfolgestufe anpas­ sen und damit das Frequenzband verbreitern. Dadurch lassen sich folglich gute Frequenzgänge erzielen.

Claims (1)

  1. In Kaskade geschalteter zweistufiger Differenz­ verstärker, umfassend:
    einen ersten und einen zweiten Transistor (Q1, Q2), die einen Vorstufen-Differenzverstärker bilden und deren Emitter zusammengeschaltet sind;
    einen dritten und einen vierten Transistor (Q4, Q5), die einen Nachfolgestufen-Differenzverstärker bilden und deren Emitter zusammengeschaltet sind;
    einen ersten Kondensator (C1), der zwischen den Kollek­ tor des ersten Transistors (Q1) und die Basis des drit­ ten Transisotrs (Q4) geschaltet ist;
    einen zweiten Kondensator (C2), der zwischen den Kollek­ tor des zweiten Transistors (Q2) und die Basis des vier­ ten Transistors (Q5) geschaltet ist;
    eine Konstantstromquellenschaltung (Q3, R5), die zwi­ schen dem gemeinsamen Emitter des ersten und des zwei­ ten Transistors (Q1, Q2) und Masse liegt; und
    eine erste und eine zweite Impedanzschaltung (Z1, Z2), die in Reihe zwischen den Kollektoren des ersten und des zweiten Transistors (Q1, Q2) liegt, wobei der ge­ meinsame Emitter des dritten und des vierten Transi­ stors (Q4, Q5) mit dem Verbindungspunkt (A) der ersten und der zweiten Impedanzschaltung (Z1, Z2) verbunden ist.
DE4031642A 1989-10-06 1990-10-05 In kaskade geschalteter zweistufiger differenzverstaerker Ceased DE4031642A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2037573A1 (de) * 2007-09-17 2009-03-18 Seiko Epson Corporation Geräuschverstärker mit äußerst niedrigem Stromverbrauch

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0549045B1 (de) * 1991-12-23 1996-11-27 Laboratoires D'electronique Philips S.A.S. Halbleiteranordnung mit zweistufigen Differenzverstärker
US6222762B1 (en) 1992-01-14 2001-04-24 Sandisk Corporation Multi-state memory
JP3040035B2 (ja) * 1992-09-18 2000-05-08 ローム株式会社 中間周波増幅回路を備えた受信機
WO1995005027A1 (fr) * 1993-08-10 1995-02-16 Fujitsu Limited Amplificateur a basse intensite de courant
JPH07111484A (ja) * 1993-08-20 1995-04-25 Hitachi Ltd 無線通信装置
KR100393317B1 (ko) * 1994-02-15 2003-10-23 람버스 인코포레이티드 지연동기루프
US5621340A (en) * 1995-08-02 1997-04-15 Rambus Inc. Differential comparator for amplifying small swing signals to a full swing output
US5910737A (en) * 1997-06-30 1999-06-08 Delco Electronics Corporation Input buffer circuit with differential input thresholds operable with high common mode input voltages
US5926068A (en) * 1997-10-16 1999-07-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Variable gain amplifier or analog multiplexer with feedforward current blocking
IT1305636B1 (it) * 1998-02-27 2001-05-15 Sgs Thomson Microelectronics Amplificatore differenziale integrato a basso rumore per segnali ac
JPH11330876A (ja) * 1998-05-15 1999-11-30 Nec Corp 電圧制御増幅回路
IT1309712B1 (it) * 1999-02-19 2002-01-30 St Microelectronics Srl Amplificatore a multistadio a guadagno variabile ad elevata banda difrequenza e ridotte variazioni di fase
US6549971B1 (en) * 1999-08-26 2003-04-15 International Business Machines Corporation Cascaded differential receiver circuit
EP1168603A1 (de) * 2000-06-26 2002-01-02 STMicroelectronics S.r.l. Vollständig differentieller Operationsverstärker mit geschalteten Kapazitäten und hoher Schaltgefrequenz
JP2006222796A (ja) * 2005-02-10 2006-08-24 Nec Electronics Corp 演算増幅回路
JP6387902B2 (ja) * 2015-05-28 2018-09-12 三菱電機株式会社 多段増幅器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2266953A1 (de) * 1974-04-04 1975-10-31 Sony Corp
DE2540349A1 (de) * 1974-09-13 1976-04-08 Hitachi Ltd Transistor-differenzverstaerker

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58123214A (ja) * 1982-01-19 1983-07-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 制御回路
JPS58181307A (ja) * 1982-03-30 1983-10-24 Fujitsu Ltd 差動回路
US4468629A (en) * 1982-05-27 1984-08-28 Trw Inc. NPN Operational amplifier

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2266953A1 (de) * 1974-04-04 1975-10-31 Sony Corp
DE2540349A1 (de) * 1974-09-13 1976-04-08 Hitachi Ltd Transistor-differenzverstaerker

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2037573A1 (de) * 2007-09-17 2009-03-18 Seiko Epson Corporation Geräuschverstärker mit äußerst niedrigem Stromverbrauch

Also Published As

Publication number Publication date
JPH03123210A (ja) 1991-05-27
US5057788A (en) 1991-10-15

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